Charakterystyka komórek prokariotycznych
Prokariota jest prostym, jednokomórkowym organizmem, który nie posiada zorganizowanego jądra lub innych organelli związanych z błoną.
Cele nauczania
Opisać budowę komórek prokariotycznych
Kluczowe wnioski
Kluczowe punkty
- Prokariotom brakuje zorganizowanego jądra i innych organelli związanych z błoną.
- Prokariotyczne DNA znajduje się w centralnej części komórki zwanej nukleoidem.
- Ściana komórkowa prokariota działa jako dodatkowa warstwa ochronna, pomaga utrzymać kształt komórki i zapobiega odwodnieniu.
- Wielkość komórek prokariotycznych waha się od 0,1 do 5,0 μm średnicy.
- Mały rozmiar komórek prokariotycznych pozwala na szybkie wejście i dyfuzję jonów i cząsteczek do innych części komórki, jednocześnie pozwalając na szybkie usuwanie produktów odpadowych z komórki.
Kluczowe pojęcia
- eukariotyczne: Posiadające złożone komórki, w których materiał genetyczny jest zorganizowany w jądra związane z błoną.
- prokariotyczne: Z komórek, bez jądra.
- nukleoid: region o nieregularnym kształcie w komórce prokariota, w którym zlokalizowany jest materiał genetyczny
Składniki komórek prokariotycznych
Wszystkie komórki mają cztery wspólne składniki:
- błona plazmatyczna: zewnętrzne pokrycie, które oddziela wnętrze komórki od otaczającego ją środowiska.
- cytoplazma: galaretowaty cytozol wewnątrz komórki, w którym znajdują się inne składniki komórki
- DNA: materiał genetyczny komórki
- rybosomy: gdzie zachodzi synteza białek
Jednakże prokariota różni się od komórki eukariotycznej na kilka sposobów.
Prokariota jest prostym, jednokomórkowym organizmem, który nie posiada zorganizowanego jądra ani żadnej innej organelli związanej z błoną. Wkrótce przekonamy się, że u eukariotów jest znacznie inaczej. DNA prokariotów znajduje się w centralnej części komórki: nukleoidzie.
Większość prokariotów ma ścianę komórkową zbudowaną z peptydoglikanu, a wiele z nich ma polisacharydową kapsułę. Ściana komórkowa działa jako dodatkowa warstwa ochronna, pomaga komórce utrzymać jej kształt i zapobiega odwodnieniu. Kapsułka umożliwia komórce przyczepianie się do powierzchni w jej środowisku. Niektóre prokariota posiadają flagelle, pili lub fimbrie. Flagi służą do poruszania się. Pili służą do wymiany materiału genetycznego podczas rozmnażania zwanego koniugacją. Fimbriae są używane przez bakterie do przyczepiania się do komórki gospodarza.
Ogólna struktura komórki prokariotycznej: Ten rysunek pokazuje ogólną strukturę komórki prokariotycznej.Wszystkie prokariota mają chromosomalne DNA zlokalizowane w nukleoidzie, rybosomy, błonę komórkową i ścianę komórkową.Pozostałe przedstawione struktury są obecne u niektórych, ale nie u wszystkich bakterii.
Rozmiar komórki
Komórki prokariotyczne o średnicy od 0,1 do 5,0 μm są znacznie mniejsze niż komórki eukariotyczne, których średnica waha się od 10 do 100 μm. Mały rozmiar prokariotów umożliwia jonom i cząsteczkom organicznym, które dostają się do ich wnętrza, szybką dyfuzję do innych części komórki. Podobnie, wszelkie odpady produkowane w komórce prokariotycznej mogą szybko dyfundować na zewnątrz. Nie jest tak w przypadku komórek eukariotycznych, które rozwinęły różne adaptacje strukturalne w celu zwiększenia transportu wewnątrzkomórkowego.
Rozmiar drobnoustrojów: Ten rysunek przedstawia względne rozmiary mikrobów w skali logarytmicznej (przypomnijmy, że każda jednostka wzrostu w skali logarytmicznej reprezentuje 10-krotny wzrost mierzonej wielkości).
Małe rozmiary, ogólnie rzecz biorąc, są niezbędne dla wszystkich komórek, zarówno prokariotycznych, jak i eukariotycznych. Zbadajmy, dlaczego tak jest. Po pierwsze, weźmiemy pod uwagę powierzchnię i objętość typowej komórki. Nie wszystkie komórki mają kształt kulisty, ale większość ma tendencję do przybliżania się do kuli. Być może pamiętasz z kursu geometrii w szkole średniej, że wzór na pole powierzchni kuli to 4πr2, podczas gdy wzór na jej objętość to 4/3πr3. Tak więc wraz ze wzrostem promienia komórki jej powierzchnia rośnie jak kwadrat promienia, ale jej objętość rośnie jak sześcian promienia (znacznie szybciej). W związku z tym, w miarę jak komórka zwiększa swoje rozmiary, stosunek jej powierzchni do objętości maleje. Ta sama zasada obowiązywałaby, gdyby komórka miała kształt sześcianu. Jeśli komórka stanie się zbyt duża, błona plazmatyczna nie będzie miała wystarczającej powierzchni, aby utrzymać tempo dyfuzji wymagane dla zwiększonej objętości. Innymi słowy, gdy komórka rośnie, staje się mniej wydajna. Jednym ze sposobów na zwiększenie wydajności jest podział, innym – wykształcenie organelli, które wykonują określone zadania. Te adaptacje doprowadziły do rozwoju bardziej skomplikowanych komórek zwanych komórkami eukariotycznymi.
Rozmiar powierzchni komórki: Zauważ, że wraz ze wzrostem rozmiaru komórki, stosunek jej powierzchni do objętości maleje.Gdy nie ma wystarczającej powierzchni do utrzymania rosnącej objętości komórki, komórka albo się podzieli, albo umrze.Komórka po lewej stronie ma objętość 1 mm3 i powierzchnię 6 mm2, ze stosunkiem powierzchni do objętości 6 do 1, podczas gdy komórka po prawej stronie ma objętość 8 mm3 i powierzchnię 24 mm2, ze stosunkiem powierzchni do objętości 3 do 1.